Ilustración de un planeta y su estrella sobre un fondo negro. El planeta es grande y está en primer plano en el centro, y la estrella es más pequeña y está en el fondo, también en el centro. El planeta es rocoso y no tiene atmósfera. El cuarto superior del planeta (el lado que mira hacia la estrella) está iluminado, mientras que el resto está en la sombra. La estrella es de color blanco amarillento brillante, sin características definidas.
Basada en la nueva evidencia obtenida con el telescopio espacial James Webb de la NASA, esta ilustración refleja que el exoplaneta LHS 475 b es rocoso y casi exactamente del mismo tamaño que la Tierra. El planeta gira alrededor de su estrella en solo dos días, mucho más rápido que cualquier otro planeta del sistema solar. Los investigadores seguirán trabajando este verano, haciendo observaciones adicionales con Webb que esperan les permita concluir definitivamente si el planeta tiene una atmósfera. LHS 475 b está relativamente cerca, a 41 años luz de distancia, en la constelación de Octans.
Créditos: Ilustración: NASA, ESA, CSA, L. Hustak (STScI)

Investigadores confirmaron el hallazgo de un exoplaneta, un planeta que se mueve en órbita alrededor de otra estrella, utilizando por primera vez el telescopio espacial James Webb de la NASA. Clasificado formalmente como LHS 475 b, el planeta tiene casi exactamente el mismo tamaño que la Tierra, registrando el 99% del diámetro de nuestro planeta. El equipo de investigación está dirigido por Kevin Stevenson y Jacob Lustig-Yaeger, ambos del Laboratorio de Física Aplicada de la Universidad Johns Hopkins en Laurel, Maryland.

El equipo eligió observar este objetivo con Webb después de revisar cuidadosamente los objetivos de interés del Satélite de Sondeo de Exoplanetas en Tránsito (TESS, por sus siglas en inglés) de la NASA, el cual insinuó la existencia de este planeta. El espectrógrafo del infrarrojo cercano (NIRSpec, por sus siglas en inglés) de Webb capturó el planeta de manera fácil y clara con solo dos observaciones de su tránsito. “No hay duda de que el planeta está allí. Los datos impecables de Webb lo validan”, dijo Lustig-Yaeger. “El hecho de que también sea un pequeño planeta rocoso es impresionante para el observatorio”, agregó Stevenson.

“Estos primeros resultados de la observación de un planeta rocoso del tamaño de la Tierra abren la puerta a muchas posibilidades futuras para estudiar la atmósfera de planetas rocosos con Webb”, coincidió Mark Clampin, director de la División de Astrofísica en la sede de la NASA en Washington. “Webb nos está acercando cada vez más a una nueva comprensión de los mundos similares a la Tierra fuera de nuestro sistema solar, y la misión apenas comienza”.

Gráfica titulada “Exoplaneta rocoso LHS 475 b, Composición de la atmósfera, Espectroscopia de serie temporal de objetos brillantes de NIRSpec”. La gráfica muestra el espectro de transmisión del exoplaneta rocoso LHS 475 b, captado usando el modo de espectroscopia de serie temporal de objetos brillantes del instrumento NIRSpec de Webb, con una ilustración del planeta y su estrella al fondo.
Una línea plana como esta en un espectro de transmisión puede ser emocionante: podría decirnos mucho sobre el planeta. Los investigadores utilizaron el espectrógrafo del infrarrojo cercano (NIRSpec) del telescopio espacial James Webb para observar el exoplaneta LHS 475 b el 31 de agosto de 2022. Como muestra este espectro, Webb no observó una cantidad detectable de ningún elemento o de ninguna molécula. Los datos (puntos blancos) son consistentes con un espectro sin características, que es representativo de un planeta que no tiene atmósfera (línea amarilla). La línea morada representa una atmósfera de dióxido de carbono puro y es indistinguible de una línea plana en el nivel de precisión actual. La línea verde representa una atmósfera de metano puro, que no se ve favorecida, ya que si el metano estuviera presente, se esperaría que bloqueara más luz estelar a 3,3 micras.
Créditos: Ilustración: NASA, ESA, CSA, L. Hustak (STScI); Datos científicos: K. Stevenson, J. Lustig-Yaeger, E. May (Laboratorio de Física Aplicada de la Universidad Johns Hopkins), G. Fu (Universidad Johns Hopkins) y S. Moran (Universidad de Arizona)

Entre todos los telescopios operativos, solo Webb es capaz de caracterizar la atmósfera de exoplanetas del tamaño de la Tierra. El equipo intentó evaluar lo que hay en la atmósfera de este planeta mediante el análisis de su espectro de transmisión. Aunque los datos muestran que se trata de un planeta terrestre del tamaño de la Tierra, aún no saben si tiene atmósfera. “Los datos del observatorio son hermosos”, dijo Erin May, también del Laboratorio de Física Aplicada de la Universidad Johns Hopkins. “El telescopio es tan sensible que puede detectar fácilmente una variedad de moléculas, pero aún no podemos sacar conclusiones definitivas sobre la atmósfera del planeta”.

Aunque el equipo no puede concluir sobre lo que está presente, definitivamente pueden decir lo que no está presente. “Hay algunas atmósferas de tipo terrestre que podemos descartar”, explicó Lustig-Yaeger. “No puede tener una atmósfera densa dominada por el metano, similar a la de la luna Titán de Saturno”.

El equipo también señala que, si bien es posible el planeta no tenga ninguna atmósfera, hay algunas composiciones atmosféricas que no se han descartado, como una atmósfera de dióxido de carbono puro. “Contrario a la intuición, una atmósfera 100% de dióxido de carbono es mucho más compacta, tanto que se vuelve muy difícil de detectar”, dijo Lustig-Yaeger. Se requieren mediciones aún más precisas para que el equipo pueda distinguir una atmósfera de dióxido de carbono puro de ninguna atmósfera en absoluto. Los investigadores tienen programado obtener espectros adicionales con las próximas observaciones de este verano boreal.

Webb también reveló que el planeta es unos cientos de grados más cálido que la Tierra, por lo que si se detectan nubes, los investigadores pueden llegar a la conclusión de que el planeta se parece más a Venus, el cual tiene una atmósfera de dióxido de carbono y está perpetuamente envuelto en nubes espesas. “Estamos a la vanguardia del estudio de pequeños exoplanetas rocosos”, dijo Lustig-Yaeger. “Apenas hemos comenzado a arañar la superficie de cómo podrían ser sus atmósferas”.

Los investigadores también confirmaron que el planeta completa una órbita en solo dos días, información que fue revelada casi instantáneamente por la precisa curva de luz de Webb. Aunque LHS 475 b está más cerca de su estrella que cualquier planeta de nuestro sistema solar, su estrella enana roja tiene menos de la mitad de la temperatura del Sol, por lo que los investigadores proyectan que aún podría tener una atmósfera.

Gráfica titulada “Exoplaneta rocoso LHS 475 b, Curva de luz del tránsito, Espectroscopia de serie temporal de objetos brillantes de NIRSpec”. Detrás de la gráfica hay una ilustración del planeta y su estrella.
¿Cómo detectan un planeta lejano los investigadores? Observando los cambios en la luz a medida que este orbita alrededor de su estrella. Una curva de luz del espectrógrafo del infrarrojo cercano (NIRSpec) del telescopio espacial James Webb de la NASA muestra el cambio en el brillo del sistema estelar LHS 475 a lo largo del tiempo, a medida que el planeta transitaba por su estrella el 31 de agosto de 2022. LHS 475 b es un exoplaneta rocoso del tamaño de la Tierra que orbita una estrella enana roja a unos 41 años luz de distancia, en la constelación de Octans. El planeta está extremadamente cerca de su estrella y completa una órbita en dos días terrestres. La confirmación del planeta fue posible gracias a los datos de Webb.
Créditos: Ilustración: NASA, ESA, CSA, L. Hustak (STScI); Datos científicos: K. Stevenson, J. Lustig-Yaeger, E. May (Laboratorio de Física Aplicada de la Universidad Johns Hopkins), G. Fu (Universidad Johns Hopkins) y S. Moran (Universidad de Arizona)

Los hallazgos de los investigadores han abierto las posibilidades de identificar planetas del tamaño de la Tierra que orbitan estrellas enanas rojas más pequeñas. “La confirmación de este planeta rocoso destaca la precisión de los instrumentos de la misión”, dijo Stevenson. “Y este es solamente el primero de muchos descubrimientos que hará”, coincidió Lustig-Yaeger. “Con este telescopio, los exoplanetas rocosos son la nueva frontera”.

LHS 475 b está relativamente cerca, a solo 41 años luz de distancia, en la constelación de Octans (el Octante, en latín).

Los resultados del equipo fueron presentados en una conferencia de prensa de la Sociedad Astronómica Estadounidense (AAS) el miércoles 11 de enero de 2023.

El telescopio espacial James Webb es el principal observatorio de ciencias espaciales del mundo. Webb resolverá los misterios de nuestro sistema solar, verá más allá de mundos distantes alrededor de otras estrellas y explorará las misteriosas estructuras y los orígenes de nuestro universo y nuestro lugar en él. Webb es un programa internacional dirigido por la NASA con sus socios: la Agencia Espacial Europea (ESA) y la Agencia Espacial Canadiense (CSA).